KR100292490B1 - 스크롤압축기의반경방향실링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치에 관한 것으로, 본 발명은 인벌류트 형상의 랩이 형성되어 고정되는 고정스크롤과, 그 고정스크롤의 랩에 맞물려 연속되는 복수개의 압축실을 형성하도록 선회운동을 하는 선회스크롤과, 그 선회스크롤에 회전력을 전달하도록 구동모터의 회전자에 결합되는 구동축과, 그 구동축과 선회스크롤 사이에 개재되도록 상기한 구동축의 단부에 반경방향으로 미끄러지도록 결합되는 구동핀과, 상기 구동축과 구동핀 사이에 탄력 지지되어 회전자의 저속회전시 압축실의 가스압력에 의해 선회스크롤이 축의 중심방향으로 밀리는 것을 방지하는 탄성부재를 포함하여 구성됨으로써, 상기 압축실에 이물질이 들어가거나 액압축이 일어나는 경우에 선회스크롤 및 고정스크롤의 각 랩이 지나치게 밀착되는 것을 차단하여 랩이 파손되는 것을 방지함과 아울러압축기의 저속운전시에도 선회스크롤이 반경방향으로 밀리는 것을 억제하여 가스가 반경방향으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기의 반경방향 실링장치{RADIAL SEALING STRUCTURE FOR SCROLL TYPE COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치에 관한 것으로, 특히 압축실의 압력에 따라 선회스크롤이 반경방향이 미끄러지면서 마모를 방지함과 아울러 반경방향 누설을 방지하도록 한 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치에 관한 것이다.

일반적인 스크롤 압축기의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐용기(1)의 내측 상,하부에 상,하부프레임(2,3)이 설치되고, 그 중 상부프레임(2)의 상단면에는 원주형 오일 그루브(Grove)(2a)가 형성되며, 그 오일 그루브(2a)는 상부프레임(2)의 내측에 형성된 직각형 오일 급유구(2b)와 선택적으로 연통되고, 상기 상,하부프레임(2,3)의 사이에 고정자(4)가 압입되어 설치되며, 그 고정자(4)의 내주연에는 회전자(5)가 삽입 설치되고, 그 회전자(5)의 중앙에는 구동축(6)이 상부프레임(2)의 중앙부를 관통하도록 압입되며, 상기 상부프레임(2)의 상단면에는 인벌류트 곡선으로 랩(Wrap)(7a)이 형성된 선회스크롤(7)이 얹혀지고, 그 선회스크롤(7)의 상측에는 선회스크롤(7)의 랩(7a)과 서로 맞물리는 랩(8a)이 형성되어 압축실을 이루는 고정스크롤(8)이 얹혀져 상부프레임(2)의 가장자리에 체결되며, 상기 선회스크롤(7)의 배면에는 보스(7b)가 연장 형성되어 구동축(6)의 단부에 일체로 편심 구비된 핀부(6a)와 결합되고, 상기 상부프레임(2)과 선회스크롤(7)의 사이에는 그 선회스크롤(7)의 자전방지기구인 올담링(9)이 형합되어 있다.

상기 선회스크롤의 배면에 형성된 보스(7b)와 결합되는 구동축(6)의 단부에는 소정량 편심져 돌출되는 핀부(6a)가 형성되고, 그 핀부(6a)와 선회스크롤의 보스(7b) 사이에는 구동부시(10)가 개재되어 있다.

또한, 상기 구동축(6)의 종방향 내측에는 급유로(6b)가 구동축 전체를 종단하여 형성되고, 그 구동축(6)의 횡방향 내측에는 상기 급유로(6b)와 연통되어 상부프레임(2)의 오일 그루브(2a) 및 직각형 오일 급유구(2b)와 차별적으로 대응,연통되는 저널 베어링 오일 그루브(6c)가 나선형으로 형성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 11은 흡입파이프, 12는 토출포트, 13은 토출커버, 14는 역지변 및 역지변하우징, 15는 토출파이프, 16은 토출실, 17은 오일펌프, O는 오일이다.

상기와 같이 구성된 스크롤 압축기는, 인가된 전원에 의해 고정자(4)의 내측에서 회전자(5)가 회전을 하면서 구동축(6)을 회전시키고, 그 구동축(6)은 선회스크롤(7)을 편심거리 만큼 편심회전을 시키게 되는데, 이때 상기 올담링(9)에 의해 선회스크롤(7)은 축중심을 원점으로 선회반경만큼 떨어진 거리에서 선회운동을 하게 된다.

이와 같은 선회스크롤(7)의 선회운동에 의해 그 선회스크롤(7)과 고정스크롤(8)의 각 랩(7a,8a) 사이에는 압축실이 형성되고, 그 압축실은 지속적인 선회운동에 의해 중심으로 이동하면서 체적이 감소되어 흡입된 냉매가스를 더욱 압축하게 되며, 이렇게 압축된 냉매가스는 압력이 점차 상승하여 토출포트(12)를 통해 토출되고, 그 토출된 냉매가스는 토출실(16)을 지나서 토출파이프(15)를 통과한 후에 에어컨 등에 공급되는 것이었다.

한편, 오일펌프(17)에 의해 흡입된 오일(O)은 급유로(6b)를 따라 압축기구부로 흡상되는데, 그 흡상되는 오일(O)의 일부는 저널베어링 오일 글루브(6c)로 유입되어 상부프레임(2)의 직각형 오일 급유구(2b)를 통해 오일 그루브(2a)로 유입되고, 그 오일은 상부프레임(2)과 선회스크롤(7)의 습동부로 스며들어 윤활작용을 하게 되며, 나머지는 핀부(6a) 상단에서 비산되어 선회운동을 하는 보스(7b)의 내외측 습동부에 스며들어 윤활역할을 하게 된다.

다음, 각 습동부에서 윤활작용을 마친 오일의 일부는 압축기의 하측으로 흘러내리고, 일부는 원심력에 의해 고정스크롤(8)의 흡입구(미도시)로 냉매가스와 함께 혼입되는 것이었다.

여기서, 상기 압축실의 냉매가스가 고압측에서 저압측으로 축방향 누설되는 것을 방지하기 위하여 통상 도 2a에서와 같이, 선회스크롤(7) 및 고정스크롤(8)의 각 랩(7a,8a) 선단에 팁실(Tip Seal)(S)을 삽입하거나, 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 선회스크롤(7) 및 고정스크롤(8)의 각 경판에 배압공(H,H')을 형성하는 등의 방식이 실시되고 있는 반면에, 반경방향 실링장치에서는 압축가스가 반경방향으로 누설되는 것을 방지하기 위하여 각 스크롤(7,8)의 고정반경식이나 또는 도 2c에서와 같이, 슬라이드 부시(B) 등을 이용하는 가변반경식을 주로 이용하고 있는 실정이다.

그러나, 상기와 같은 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치에서 먼저 고정반경식을 적용하는 경우에는, 압축기의 구동시 발생되는 이물질 또는 액체상태의 냉매가스등이 압축실로 유입됨에도 불구하고, 선회스크롤(7)이 항상 동일한 반경으로 선회운동을 하게 되어, 양측 랩(7a,8a)이 마모될 우려가 있게 되는 한편, 이를 방지하기 위하여 구동축의 핀부(6a)와 구동부시(10) 사이에 슬라이드 부시(B)를 개재시키는 가변반경식을 적용하기도 하나 이는 구동축(6)의 저속회전시 선회스크롤(7)의 원심력이 가스압력보다 작아지게 되어 각 랩(7a,8a)간의 측면틈새가 발생되면서 반경방향 누설이 심해지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치가 가지는 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 압축실에 이물질이 들어가거나 액압축이 일어나는 경우에 선회스크롤 및 고정스크롤의 각 랩이 지나치게 밀착되지 않도록 하여 랩이 파손되는 것을 방지하는 것은 물론 압축기의 저속운전시에도 충분한 실링력을 확보할 수 있는 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 스크롤 압축기의 구성을 보인 종단면도,

도 2a는 종래 스크롤 압축기에 있어서, 축방향 실링장치를 보인 종단면도,

도 2b는 종래 스크롤 압축기에 있어서, 축방향 실링장치를 보인 종단면도,

도 2c는 종래 스크롤 압축기에 있어서, 가변반경식 반경방향 실링장치를 보인 종단면도,

도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 반경방향 실링장치를 보인 종단면도,

도 4a는 도 3의 'A - A'단면도로서, 반경방향 실링장치의 일례를 보인 종단면도,

도 4b는 본 발명에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 반경방향 실링장치의 변형예를 보인 종단면도,

도 5는 본 발명 스크롤 압축기에 있어서, 구동축과 구동핀을 보인 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 구동핀 110 : 단차면

120 : 기울어짐 방지용 안내돌기 200 : 구동축

210 : 핀삽입공 220 : 기울어짐 방지용 안내홈조

300 : 압축 코일스프링 400 : 판스프링

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 인벌류트 형상의 랩이 형성되어 고정되는 고정스크롤과, 그 고정스크롤의 랩에 맞물려 연속되는 복수개의 압축실을 형성하도록 선회운동을 하는 선회스크롤과, 그 선회스크롤에 회전력을 전달하도록 구동모터의 회전자에 결합되는 구동축과, 그 구동축과 선회스크롤 사이에 개재되도록 상기한 구동축의 단부에 반경방향으로 미끄러지도록 결합되는 구동핀과, 상기 구동축과 구동핀 사이에 탄력 지지되어 회전자의 저속회전시 압축실의 가스압력에 의해 선회스크롤이 축의 중심방향으로 밀리는 것을 방지하는 탄성부재를 포함한 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 반경방향 실링장치를 보인 종단면도이고, 도 4a는 도 3의 'A - A'단면도로서, 반경방향 실링장치의 일례를 보인 종단면도이며, 도 4b는 본 발명에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 반경방향 실링장치의 변형예를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 반경방향 실링장치가 구비된 스크롤 압축기는, 밀폐용기(도 1에 도시)(1)의 내부에 고정자(도 1에 도시)(4)와 함께 구동모터를 이루는 회전자(도 1에 도시)(5)가 배치되고, 그 회전자에는 구동모터의 회전력을 전달하는 구동축(200)이 일체로 압입되어 결합되며, 그 구동축(200)의 단부에는 후술할 구동핀(100)이 결합되어 인벌류트 형상으로 랩(7a)이 형성되는 선회스크롤(7)이 편심 결합되고, 그 선회스크롤(7)의 랩에 맞물리게 결합되면서 복수개의 압축실을 형성하는 고정스크롤(8)이 밀폐용기에 고정된 상부프레임(도 1에 도시)(2)에 고정 결합되어 이루어진다.

상기 구동축(200)은 그 끝단에 구동핀(100)이 반경방향으로 이동 가능하게 결합되고, 그 구동핀(100)과 구동축(200)의 사이에는 저속회전시 선회스크롤(7)을 탄력적으로 지지하는 압축코일 스프링(300)이 개재되어 이루어진다.

상기 구동축(200)의 끝단에는 상기한 구동핀(100)이 유동가능하게 결합되는 핀삽입공(210)이 음각지게 형성되고, 그 핀삽입공(210)은 구동핀(100)이 반경방향으로 미끄러지도록 장공 형상으로 형성되며, 상기 핀삽입공(210)의 내경단은 후술할 구동핀(100)의 단차면(110)과 함께 압축코일 스프링(300)의 일단이 용이하게 지지되도록 디컷'D-cut'져 형성된다.

상기 구동핀(100)은 상기한 구동축(200)의 핀삽입공(210)에 접촉되어 삽입되도록 그 핀삽입공(210)의 단반경과 동일한 반경의 봉형상으로 형성되고, 상기 구동핀(100)의 길이는 핀삽입공(210)의 깊이와 선회스크롤(7)의 보스(미부호) 높이를 합한 정도의 길이로 형성되며, 상기 구동핀(100)의 하단 일측 외주면에는 상기한 핀삽입공(210)의 디컷과 함께 압축코일 스프링(300)의 일단이 용이하게 지지되도록 단차면(110)이 형성된다.

한편, 상기 탄성부재로 중간이 절곡된 판스프링(400)을 사용할 수도 있는데, 이러한 판스프링(400)은 구동축(200) 단부의 핀삽입공(210) 측벽에 외측 절곡선(410)이 지지되고, 그 핀삽입공(210)에 끼워지는 구동핀(100)의 외주면에 내측 양단면이 지지된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 10은 구동부시, 100a 및 200a는 급유로이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 반경방향 실링장치가 구비된 스크롤 압축기에 있어서의 그 기본적인 동작은 동일하다.

즉, 인가된 전원에 의해 고정자(4)의 내측에서 회전자(5)가 회전을 하면서 구동축(200)을 회전시키고, 그 구동축(200)에 결합된 구동핀(100)은 선회스크롤(7)을 편심거리 만큼 편심회전을 시켜 복수개의 압축실이 점차 축의 중심방향으로 이동하면서 체적이 적어지게 되며, 이 과정에서 압축실의 냉매가스는 점진적으로 압축되어 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 압축실에 이물질이나 액냉매가 유입되어 압축실의 압력이 적정압력 이상으로 증가하면서 각 랩(7a,8a)이 과도하게 밀착되어 마모가 발생될 우려가 있으나, 이 경우 상기 선회스크롤(7)에 결합된 구동핀(100)이 탄성부재(300,400)의 탄성력을 이기고 축의 중심방향으로 밀리게 되어 각 랩(7a,8a)의 과도한 밀착을 방지함으로써 랩(7a,8a)의 마모를 미연에 방지하게 된다.

또한, 상기 구동축(200)이 저속회전을 하게 되면 압축실의 가스압력이 이에 반하는 선회스크롤(7)의 원심력보다 상대적으로 커지게 되어 선회스크롤(7)이 축의 중심방향으로 밀려나려고 하는 경향이 발생되나, 이러한 경향은 구동축(200)과 구동핀(100) 사이의 압축코일 스프링(300) 또는 판스프링(400)에 의해 저지되어 선회스크롤(7)이 축의 중심방향으로 밀리는 것이 방지되므로 저속회전시 상기 선회스크롤(7)의 랩(7a)과 고정스크롤(8)의 랩(8a)이 서로 이격되면서 압축실이 반경방향으로 개방되어 냉매가스가 누설되는 것도 미연에 방지된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 구동핀(100)의 외주면에는 기울어짐 방지용 안내돌기(120)가 형성되는 반면에 상기 구동축(200)의 핀삽입공(210) 내주면에는 기울어짐 방지용 안내돌기(120)가 삽입되기 위한 안내홈조(220)가 반경방향으로 형성될 수도 있는데, 이는 상기 구동핀(100)은 선회스크롤(7)에 결합된 상부와 구동축(200)에 결합된 하부 사이에는 서로 반대방향의 힘을 받게 되고, 그 힘 중에서 구동핀(100)의 상부에 작용하는 힘이 탄성부재(300,400)의 지지력보다 크게 되면 구동핀(100)이 기울어질 우려가 있으므로 이를 방지하고자 하는 것이다.

여기서, 상기 구동축(200)의 핀삽입공(210)에 구동핀(100)을 결합시키기 위하여는 안내돌기(120)가 구동핀(100)의 외주면 양측에 돌출 형성되므로, 그 구동핀(100)을 장공인 핀삽입공(210)에 假삽입한 후에 90°회전시키면서 탄성부재(300,400)로 지지시키면 된다.

이로써, 상기 선회스크롤(7)에 결합된 부위에 작용하는 힘이 구동축(200)에 결합된 부위에 작용하는 힘보다 크게 되더라도, 그 힘이 안내돌기(120) 및 안내홈조(220)에 의해 상쇄되므로 구동핀(100)이 기울어지지 않게 되는 것이다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치는, 구동축의 단부에 선회스크롤을 회전시키는 구동핀을 반경방향으로 미끄러지게 삽입하되, 그 구동축과 구동핀 사이에 구동핀이 반경방향으로 밀리는 것을 방지하는 탄성부재를 장착하여 구성함으로써, 상기 압축실에 이물질이 들어가거나 액압축이 일어나는 경우에 선회스크롤 및 고정스크롤의 각 랩이 지나치게 밀착되는 것을 차단하여 랩이 파손되는 것을 방지함과 아울러압축기의 저속운전시에도 선회스크롤이 반경방향으로 밀리는 것을 억제하여 가스가 반경방향으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 인벌류트 형상의 랩이 형성되어 고정되는 고정스크롤과, 그 고정스크롤의 랩에 맞물려 연속되는 복수개의 압축실을 형성하도록 선회운동을 하는 선회스크롤과, 그 선회스크롤에 회전력을 전달하도록 구동모터의 회전자에 결합되는 구동축과, 그 구동축과 선회스크롤 사이에 개재되도록 상기한 구동축의 단부에 반경방향으로 미끄러지도록 결합되는 구동핀과, 상기 구동축과 구동핀 사이에 탄력 지지되어 회전자의 저속회전시 압축실의 가스압력에 의해 선회스크롤이 축의 중심방향으로 밀리는 것을 방지하는 탄성부재를 포함한 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동축의 단부에는 구동핀이 반경방향으로 미끄러지도록 삽입되는 장공상의 핀삽입공이 형성되고, 그 핀삽입공에 삽입되는 구동핀의 외주면에는 기울어짐 방지용 안내돌기가 형성되는 반면 상기 핀삽입공의 내주면에는 상기한 기울어짐 방지용 안내돌기가 반경방향으로 미끄러지게 삽입되어 축방향으로 잡아주는 안내홈조가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기의 반경방향 실링장치.